CHAPITRE VIII

SoxMAiii, — Examen de li fontaine continuelle de Salomon de Cane; défiiuts qu'elle présente ; moyens d'y remédier.— Pompe solaire de M. Deliancourt. — Nouvelle pompe solaire. — Machine de Cagniard-Latour; on peut la transformer en un moteur solaire. — Emploi direct des rayons du soleil pour le chauffage des machines à vapeur; expériences tentées à ce sujet. — De la meilleure disposition à donner aux générateurs solaires. — Machines à air chaud; celle de M. Laubereau paraît devoir fonctionner au soleil dansd'excellentes conditions. — Machine à ammoniaque de M. Frot; avenir probable de cette invention. — Essais récents d'Ericsson.

Si les détails kisloriques dans lesquels nous venons d entrer prouvent que les physiciens se sont préoccupés longtemps des moyens de faire travailler la chaleur solaire, il est juste de reconnaître que la plupart de leurs découvertes en ce genre consistaient en machines plus ingénieuses que susceptibles d'être utilisées. Toutefois la fontaine continuelle fait exi^tiôn sous ce rapport. Car, ce n'est pas seulement une machine curieuse, destinée à lembellissement des jardins ; c'est une pompe solaire qui, moyennant quelques améliorations peut servir à résoudre économiquement le problème de l'élévation des eaux dans les contrées méridionales. A ce titre, elle mérite un examen sérieux, et l'on s'étonne d'autant plus de la voir à peu près oubliée de nos jours, que c'était une invention remarquable pour le temps où elle a pris naissance. Il suffit, en effet, de la comparer à l'essai de Porta ou même à l'ingénieuse machine de Héron, pour qu'elle nous apparaisse sous son véritable jour, c'est-à-dire comme la réalisation d'un progrès important. Quant aux appareils de Fludd, de Martini, de Kircher et de Bélidor, ils n'en sont,

àpart quelques détaib intéressants, que des copies ou des iqfyplicatîons puérileS| plus propres à discréditer i*idée de Salomon de Caus qu'à en montrer le côté pratique. La fontaine continuelle remportait également sur cette autre madiine du Traité des raisons des forces moiwantes que Fauteur dcmne comme un moyen d'élever Teau à laide du (eu« Hais, celle-ci devait servir de point de départ à une série de découvertes aussi brillantes que rapides, puisqu'elle était comme le germe des applications de la vapeur, tandis que Tautre allait être abandonnée peu à peu. Quoi de plus rationnel cependant que le projet de faire monter les eaux à Taide de Tarent même qui les élève dans la nature : et quoi de plus simple que l'appareil construit par Salomon de Caus pour atteindre ce but à peu de frais? Il faut donc le reconnaître, Tarrèt qui a fidt reléguer dans loubli la fontaine continuelle aurait eu pour effets s'il était irrévocable, de ruiner à leur naissance des prévisions fondées et des chances de succès aussi légitimes que séduisantes. Mais, on ne saurait trop le répéter, il est pètmis, grâce aux progrès actuels de la science, d'en appeler d'un pareil jugement et d'ouvrir à l'heureuse idée de Salomon de Caus le domaine de l'industrie.

Si, comme chacun sait, le modeste ingénieur français, dont les ouvrages et le nom même furent tirés de l'oubli à propos des origines de la machine à vapeur, n'a que des droits fort contestables à cette grande découverte, il en est autrement dans la question qui nous occupe. N'eût-il fait que s'inspirer en la complétant de la machine de Héron, Salomon de Caus n'en aurait pas moins tellement contribué pour sa part à la création de la pompe solaire auU)-

motrice qu'on peut le regarder comme le véntable mveateur de cet appareil. Ses titres de priorité sont d'ailleurs eonsigués dans ce passage où, en parlant de la chaleur du soleil, il dit : «c Et quant au feu élémentaire, il y a aucunes machines en ce livre, lesquelles ont mouvement par le moyen d'icelui, comme l'élévation des eaux dormantes et autres madbines suivantes icelles non démontrés par ci^ devant. » A la vérité, ce document pourrait étfe plus explicite ; mais, nous le croyons suffisant, puisquen pareille matière, Kircher n'invoque pas d'autre autorité que cdie de Salomon de Caus*

Pour peu qu'on cherche actuellement les causes qui ont pu faire abandonner la fontaine continuelle, on les trouve d'une part dans le faible rendement de l'appareil, d'autre part dans l'opinion généralement reçue, que la chaleur solaire n'est pas une source de travail naturel assez riche pour être immédiatement exploitée par l'industrie. Mais, en admettant que cette opinion soit fondée et qu'on ait employé pour recueillir les rayons du soleil. Iles récepteurs les plus convenables, il resterait à établir que la fontaine continuelle, échappant au sort commun des inventions à leur début, est sortie parfaite des mains de son inventeur. Or, il suffit d'un examen rapide, en se plaçant au point de vue des données actuelles de la physique, pour arriver à une conclusion tout opposée. Comme il n'est peut-être pas inutile d'entrer dans quelques détails à cet égeird, nous allons énumérer les défiiuts de l'appareil et les moyens d'y remédier^ indépendamment des améliorations à apporter aux récepteurs solaires. Au surplus, nous y sommes naturellement amené par notre 8ujet> puisque les essais dont il nous reste à parler ne sont qiie

des perfectionnements de 1 œuvre de Salomon de Caiis. Les vaisseaux de la fontaine continuelle sont en cuivre, métal bon conducteur et capable, par conséquent, de transmettre vite à Tair confiné la chaleur qu'il recueille. Si cet air était seul en contact avec le métal il ne céderait^ comme on Ta dit ailleurs, qu'un peu de sa chaleur à Teau et le reste de cette chaleur se convertirait immédiatement en travail. Mais cest au contraire le liquide qui, dans cette circonstance, absorbe la majeure partie des rayons solaires, et nuit de la sorte au rendement de Tappareil. On augmenterait donc ce rendement d'une manière notable en formant le corps des vaisseaux de quelque matière peu conductrice, et la plate-forme supérieure, qui est plus directement exposée au soleil, d une autre matière ca* pable de transmettre aussi vite que possible la chaleur incidente à Fair confiné. Or, il est Êicile de satisfaire à cette double condition, même en n'employant que des métaux usuels. En effet, les pouvoirs conducteurs de ces métaux, quand on représente celui de l'argent par 1^000, sont, d'après MM. Wiedemann et Franz :

Cuivre 736.

Laiton 236.

Zinc 193.

Étain , 145.

Fer . . 119.

Plomb. 85-

On pourrait donc construire les vaisseaux dont il s*agit en ajoutant, par exemple, un couvercle de cuivre à un corps de pompe en tôle galvanisée. De plus, il serait bon

de noircir la plate-forme en cuivre, afin d'en accroître le pouvoir absorbant.

Linsuffisance de la dbaleur, transmise à Tair confiné dans les vaisseaux, est une seconde cause du peu de rendement de la fontaine continuelle. On a vu Salomon de Gaus essayer d améliorer son invention sous ce rapport, mais les moyens qu'il propose à cet effet seraient plus dispendieux qu'utiles. L'un présenterait, comme il le reconnaît lui-même, de grandes difficultés d exécution ; et l'autre, à moins de dépenses considérables, ne rendrait pas les services qu'il en attend. On sait, en effet, qu'une lentille ne transmet jamais toute la chaleur qu'elle reçoit directement ; en sorte que si on l'interpose entre le soleil et une surface donnée pour y accroître Tinlensité de la chaleur incidente, elle doit ou excéder cette surface en étendue, ou agir concurremment avec d'autres lentilles qui l'aident à rem[^ir cette dernière condition. D'où il suit que, pour produire l'effet désiré, le châssis proposé par Salomon de Gaus serait plus coûteux à construire qu'on ne le croirait au premier abord. Il est d'ailleurs un moyen fort simple d'accroître l'intensité de la chaleur incidente sur la plate-forme des vaisseaux : c'est, tout en la laissant à l'insolation directe, d'y projeter à l'aide d'mi réflecteur de forme convenable tel surcroit de chaleur qu'on voudra. Encore cette disposition pourrait-elle entraîner dans ' d'assez grandes dépenses, s'il n'était possible de restreindre les dimensions du réflecteur en préservant du refroidissement la surface de chauffe au moyen d'une simple vitre. Il est donc permis de conclure de tout ce qui précède qu'une des meilleures dispositions à adopter pour la fontaine continuelle consisterait à en former les vaisseaux de

deux parties, l*uné contenant Teau et lui transmettant fort peu de chaleur ; Tautre munie d un châssis vitré et d'un iféflecteur concourant à échauffer très-^ite lair confinée

De toutes les imperfections de la fontaine oontînuellei la plus grande est la trop longue durée des périodes de son mouvement, puisque cette durée est d'un jour et une nuit. Il est vrai que pendant une même journée le soleil, en brillant et se cachant tour à tour parmi les nuages^ peut occasionner à la machine de fréquentes altemations de chaleur et de froid, et lui imprimer par suite à diverses reprises l'équivalent du coup de piston dans lés pompes ordinaires. Mais de pareilles éventualités ne sauraient entrer en ligne de compte, et la fontaine continuelle, i moins d offrir de vastes dimensions, rendrait en définitive peu de services, s'il n'étut possible de la transformer en un appareil automoteur assez actif. Deux moyens d'aUeindre ce but s^offirent tout d'abord à l'examen. La machine doit-elle expulser l'air diaud qui vient d'agir, ou &ut-il qu'elle refroidisse brusquement l'air confiné dès qu'il atteint sa limite d'expansion ? Ainsi que nous l'avons dit ailleurs, nous avons cru reconnaître qu'il est beaucoup plus fiicile de réaliser le second effet que le premier. Aussi, les essais, comme on va le voir, ont-ils moins porté sur celui-ci que sur l'autre.

A en juger par la lettre suivante que nous empruntons kUScieneepaur Tous^ du 16 février 1866, M. Ddiancourt, commandant de place à Sàïda (Algérie), paraît avoir tenté, le premier, la résolution de ce problème :

« Monsieur le directeur, « J'ai l'honneur de vous faire connaître qu'en 1860,

j*ai inventé une pompe solaire fonctionnant aussi par l'effet des rayons du soleil sur Tair confiné. J'ai remis ce travail, le 12 mai 1860, à S. Exe. M. le maréchal Vaillant, et j'ai sa réponse datée du 13 à Milan.

« Maintenant voici l'explication de ma pompe solaire, dont le dessin est ci-contre.

« L'appareil est hermétiquement fermé et ne communique à l'extérieur que par les tubes G et D. Ces tubes sont garnis de soupapes qui agissent en sens inverse ; c'est-àdire que, quand la pression est intérieure, la soupape F s'ouvre et la soupape 6 se ferme, et que quand la pression est extérieure, c'est la soupape 6 qui s'ouvre et la soupape F qui se ferme.

Fig. 3i,

« L*appareil contient de Teau jusqu'à la ligne B ; le reste est de l'air atmosphérique.

« La surface A est en métal mince et noirci ; cette plaque de métal est soutenue par des colonnes soudées intérieu-

rement pour pouvoir résister à la pression atmosphérique lorsque le vide se £siit, et au soulèvement lorsque Tair intérieur est dilaté par Faction de la chaleur.

« La sur&ce A étant échauffée par les rayons solaires, Tair se dilate et presse sur Teau qui sort par le tube G.

« La surface A étant mise ensuite à labri du soleil par un moyen quelconque, Tair qui s'était dilaté se condense, Teau sortie par le tube G forme un vide qui est aussitôt rempli par Teau du réservoir K.

a L'appareil peut marcher seul de plusieurs manières ; en voici une :

« Mettre l'appareil dans le plateau d une balance, dont l'autre plateau contient un poids équivalent.

« Quand une certaine quantité d'eau est sortie de l'appareil, le plateau qui le contient devenant plus léger, se soulève et fait jouer un ressort qui fait placer un écrou léger en étoffe au-dessus de la surface A.

a Le refroidissement s'opère comme il est expliqué plus haut ; l'eau écoutée par le tube G est remplacée par celle venant du réservoir ; le plateau de l'appareil reprend son équilibre, l'écran se replie et la surface A est de nouveau soumise à l'action du soleil ; et ainsi de suite tant qu'il y a du soleil.

<c L'espace qui contient l'air atmosphérique peut être modifié; il peut être éloigné, être placé plus bas ou plus haut, pourvu qu'il communique à l'eau par un tube arrivant au-dessous de l'eau.

(c II en résulte qu'on peut combiner et multiplier les moyens de Êdre marcher l'appareil seul, de même .que l'endroit d'où sort l'eau peut être placé à l'ombre, pourvu que la boite à air soit exposée au soleil.

» HainteaaatTieotle oMépratiqne. D imt, pourque eel appareil puisBe letiibedeaaemoesàragriciiltiiieyaiirloiil ea Algérie, que quelqu'un trouTe le moyen lie le prodniie àbonmardié.

« Cert à 1 Industrie et au oommerœ i réBoudre cette question.

« En 1FOU9 écrivantcette lettre, Monsiear le Directeur, mon but est moins pour rédamer la priorité de mon idée que pour la Êûre comiaitre et exdter 1 Industrie à s'en

La pompe solaire de M» Dcfianoourt n'est pas, comme on voit, un appareil entièr^neat nouveau. C'est la fontaine continoeHe de Salomon de Caus raccourcissant elle-même Im périodes de son mooirement et par suite notablraaent Mfiéliorée. La surface de chauffe ou d'insolation de la machine est relativement fort grande : de plus elle est noircie ; ce sont encore deux progrès à noter. Mais, la disposition qui consiste à former cette surbce d'un métal mince, sauf à la consolider par des supports intérieurs nous semUe moiasheureuse. Sans nul doute le butque s'estproposéd atteindre parla M. Deliancourt est de transmettre rapidement la chaleur incidente à Tair confiné, ettel serait aussi Teffiet de la disposition qu*tl adopte. Malheureusement cette disposition ne saurait guère se condUer avec la résistance que doivent offrir les parois de la pompe. Admettons, en effet, que la longueur du tuyau d'élévation soit d'un mètre : ce qui répond à une diflérence d'un dixième d'atmosphère entre la pression de lair confiné et celle de l'air extérieur ; il en résulte que la surface de chauffe doit être capaUe de résister à un effort intérieur de mille kilogrammes par

mètre carré. En vouiant la former d*un métal minoe, oa s*imposerait donc une condition difficile à remplir. Mais, d après ce qu on a vu plus haut, cette condition n est pas indispensable, et, pour atteindre le but en question, il suffit que la surface de chauffe soit une feuille de cuivre suffisamment épaisse.

II est un point de la lettre de M. Deliancourt où Ton eût désiré plus de détails. Je veux parler de la partie vraiment neuve de son projet, c'est-à-dire des moyens de refroidir Tair confiné lorsqu'il atteint sa limite d'expansion. Parmi ceux qui seraient propres à remplir cet objet, M. Deliancourt n'en fait connaître qu'un seul, fort simple, il est vrai, mais qui semble défectueux parce qu'on peut douter de l'efficacité d'un écran d'étoffe pour amener dans l'appareil un refroidissement convenable. D'après mes expériences ce refroidissement doit être aussi rapide qu'énergique, et je n'ai rien trouvé de mieux pour l'obtenir que de faire séjourner un instant sur la surface de chauffe l'eau qui sort du tuyau d'élévation. J'ignorais d'ailleurs les essais de M. Deliancourt aussi bien que les tentatives antérieures dont j'ai tâché de retracer l'histoire, quand, vers la fin de 1860, l'idée me vint d'utiliser directement le travail de la chaleur solaire. Un de mes premiers projets fut celui d'une pompe fonctionnant d'elle-même au soleil. Parmi les dispositions qui m'ont paru le moins défectueuses, en voici une dont je ne représente que la coupe :

Le corps de pompe est formé d'un entonnoir ou d'un tronc de cône renversé ABCD, terminé par un long cylindre de même diamètre que son ouverture inférieure CD, laquelle est beaucoup plus étroite que l'ouverture supérieure AB. Ce corps de pompe est contruit en fonte ou

en tôle très-forte, à l'exception du fond supérieur ab, qui est en cuivre. La plate-forme ab est la surface de chauffe ou d'insolation de la machine : elle est noircie pour mieux absorber la chaleur ; et, de plus, elle est soudée aux pa-

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Fig. 32.

rois du corps de pompe, un peu au-dessus du bord AB, de manière à former une sorte de cuvette où l'eau élevée par l'appareil puisse séjourner quelque temps avant de se ren* dre à sa destination par l'ajutage c. Le fond EF du corps de pompe est percé de deux ouvertures fermées par des soupapes d et e, s'ouvrant de bas en haut l'une et l'autre. La soupape e est à Tentrée d'un tube se rendant au réservoir K dont le fond est situé un peu au-dessus du bord AB du corps de pompe. Enfin, un siphon S s'amorce de luimême quand le réservoir K est plein d'eau, et déverse le

liquide sur la plate-forme ab. Telle est la machinedans son ensemble ; voici comment elle fonctionne :

L'appareil étant plongé dans Teau jusqu'au niveau CD, le liquide remplit la partie cylindrique du corps de pompe, en admettant que l'air confiné dans le tronc de cône soit à la même température et à la même pression que l'air extérieur. Mais aussitôt que le soleil darde ses rayons sur la plate-forme ab, celle-ci s'échauffe assez vite, et, comme le cuivre est bon conducteur, la chaleur se transmet instantanément à l'air confiné qui, pressant avec énergie sur Teau, la force à soulever la soupape e et à passer dans le réservoir K. Si l'on a eu soin de donner à ce réservoir des dimensions telles que le débit puisse le remplir entièrement, lair confiné n'atteint pas plus tôt sa limite d'expansion C, que le siphon S s'amorce de luimême et couvre d'eau la plate-forme ab. Le liquide séjourne, d'ailleurs, sur cette plate-forme le temps de la refroidir, pourvu que l'orifice de l'ajutage c soit beaucoup moindre que celui du siphon. L'air confiné, perdant ainsi de sa chaleur, tend à reprendre son volume primitif, et la pression atmosphérique, pour le ramener à son état normal, force l'eau du puisard à soulever la soupape d de manière que le liquide remonte dans le corps de pompe jusqu'au niveau CD. Pendant ce temps le débit s'écoule par l'ajutage c, en laissant la plate-forme à sec ; puis les mêmes alternatives recommencent tant que dure l'insolation.

On voit, sans peine, que si la partie cylindrique du corps de pompe est d'un aussi petit diamètre, c'est afin de rendre la dépression CC du liquide suffisante pour permettre à l'eau du puisard de soulever la soupape d. Peut-

être sera*t-on même obligé d'alléger cette soupape autant que possible au moyen d'un flotteur. Enfin , pour que l'eau du réservoir K reste froide, il sera bon de mettre ce réservoir en terre, et le corps de pompe lui-même pourra n'offrir à l'air libre que la plate-forme ab.

La pompe que l'on vient de décrire n'est propre à élever l'eau qu'à de faibles hauteurs, telles que 1 mètre ou 1"50; mais peut-être serait-elle déjà susceptible de rendre quelques services à l'agriculture. Il serait, d'ailleurs, &cile d'en accroître la puissance en recouvrant la plate-forme ab d'une lame de verre, et en l'échauffant à l'aide d'un réflecteur. On pourrait aussi placer un piston dans la partie cylindrique du corps de pompe, et substituer à l'air confiné quelque liquide très-volatil qui se vaporiserait sous l'action des rayons solaires pour se condenser ensuite quand l'eau recouvrirait la plate-forme. Enfin, si l'on voulait se servir d'appareils de ce genre pour faire monter l'eau à une grande hauteur, il suffirait de les disposer en gradins sur les flancs d'un coteau voisin diu puisard et convenablement exposé au soleil. L'eau élevée par le premier de ces appareils serait puisée par le second , et ainsi de suite. Mais c'est assez insister sur une question dont on appréciera l'utilité, et que mon unique but était de signaler à l'attention publique en suivant l'exemple de M. Delianeourt.

B est un autre moyen de faire travailler l'air porté à une température modérée ; il a été indiqué par Cagniàrd- Latour, et semble convenir aux applications de la chaleur solaire. Voici l'extrait du Rapport fait à l'Institut par de Prony, Charles, Montgolfier et Camot, sur le moteur imaginé par ce grand physiden :

<c On sait que tout corps plongé dans un fluide perd une partie de son poids égale à celle du fluide qu*il déplace ; c^est sur ce principe qu'est établie la nouvelle machine proposée par M. Cagniard.

(c Le moteur, dans cette machine, n'est point la vapear de Teau bouillante, comme dans les machines à feu ordinaires, mais un volume d air qui, porté froid au fond d'une cuve remplie d'eau chaude, s'y dilate, et qui, par l'effet qu'il fait alors pour se reporter à sa surface, agit à la manière des poids, mais de bas en haut, conformément au principe énoncé ci-dessus.

« Ce moteur une fois trouvé, on peut l'employer de bien des manières différentes ; voici celle de M. Cagniard.

c( Sa macliine est, à proprement parler, composée de deux autres, qui ont des fonctions tout à fait distinctes. La première est destinée à amener au fond delà cuve d'eau chaude^ le volume d'air froid dont il a besoin. La seconde a pour objet d'appliquer à l'effet qu'on veut produire, l'effort que cet air, une fois dilaté par la chaleur, &it pour se reporter à la surface supérieure du fluide.

« Pour remplir le premier objet, qui est d'amener l'air au fond de la cuve, M. Cagniard emploie une vis d'Archimède. Si une pareille vis fait monter un fluide en la faisant tourner dans tel ou tel sens^ il est évident qu'elle devra le faire descendre si on la tourne en sens contraire; si donc elle est plongée dans l'eau de manière que la seule partie supérieure de son filet spiral reste dans Tair, elle devra, lorsqu'on la tournera en sens contraire, faire descendre au fond de cette masse d'eau l'air qu'elle saisit à sa partie supérieure à chaque tour de sa rotation. C'est ce qui a lieu, en effet, dans la machine de M, Cagniard. L'air

— 188 — • dont il a besoin est d'abord porté au fond du réeerroir d'eau froide, où est plongée la vis ; de là il est conduit par un tuyau au fond de la cuve d'eau chaude. La chaleur dé cette eau le dilate aussitôt, et crée ainsi la nouvelle force qui doit servir de moteur : ainsi se trouve rempli le premier objet du mécanisme proposé.

« I^ second objet est d'appliquer ce nouveau moteur à l'effet qu'on veut produire; pour cela, l'auteur emploie une roue à augets, entièrement plongée dans la cuve d'eau chaude. L'air^ dilaté et rassemblé au fond de cette cuve, trouve une issue qui lui est ménagée pour le diriger sous ceux des augets dont l'ouverture est tournée en bas. Alors sa force ascensionnelle chasse l'eau de ces augets, et le côté de la roue où ils se trouvent, devenant plus léger que l'autre côté où les augets restent pleins, la roue tourne continuellement comme les roues à pots ordinaires.

ce Cette roue, une fois en mouvement, peut transmettre à d'autres mobiles quelconques, soit par engrenages, soit par d'autres moyens, l'action du moteur. Dans la machine exécutée par M. Cagniard, l'effet produit consiste à élever, au moyen d'une corde attachée à l'axe de la roue, un poids de quinze livres, avec la vitesse uniforme verticale d'un pouce par seconde^ tandis que la force mouvante appliquée à la vis est seulement de trois livres, avec la même vitesse. L'effet de la chaleur est donc de quintupler l'effet naturel de la force mouvante.

« On conçoit que l'effet de la force mouvante étant quintuplé, on peut prélever sur cet effet môme de quoi suppléer à cette force mouvante, et qu'il restera encore une force disponible quadruple de cette même force mouvante. C'est ce qui a lieu, en effet, dans la machine de

H. Gagniard. H établit par un joint brisé la oommuBicatîon entre Taxe de la roue et celui de la vis. Celle-ci tourne alors comme si elle était mue par un agent extérieur, et consomme par ce mouvement un cinquième de l'action du moteur. Le reste sert à élever un poids de douze livres, avec la vitesse constante d'un pouce par seconde ; c'est-àdire que la machine se remonte continuellement d'ellemême et que de plus il reste une force disponible quadruple de celle que devrait employer un [agent extérieur qui auraità entretenir par lui-même le mouvement de cette machine.

« U résulte de cet exposé que, dans la machine de M. Gagniard, la chaleur quintuple au moins le volume de l'air qui lui est confié, puisqu'il est évident que l'effet produit doit être proportionnel au volume de cet air dilaté, au moins à cause des frottements qu'il faut vaincre ; mais ces frottements sont peu de chose, parce que la vis et la roue étant l'une et l'autre plongées dans l'eau, perdent une partie considérable de leurpoids, et prennent conséquemment peu sur leurs tourillons. D'ailleurs les mouvements sont toujours lents et non alternatifs, il ne se fait aucun choc ; ainsi cette machine est exempte de résistances qui absorbent ordinairement une grande partie de la force mou-» vante dans les machines, et en accélèrent la destruction.

<c La machine inventée par M. Gagniard peut devenir fort utile dans un grand nombre de circonstances : comme elle produit son effet dans une masse d'eau échauffée seulement à 75 degrés, et même moins, elle donne lieu de profiter des eaux chaudes que, dans plusieurs manufactures ou établissements on rejette souvent comme inutiles. Gette machine qui est sujette aux frottements et aux

réparations, a déplus Tairantàge d^ètre &cîie à conduire; lorsqu*on suspend son action pour quelque temps sans éteindre le feu, la chaleur n*est point perdue, parce que Teau n'étant pas bouillante, le calorique s'y accumule et fournit ensuite une action plus considérable. »

Si la machine fort ingénieuse dont ce rapport expose si bien les principes, n'est pas entrée dans le domaine des applications, cela tient sans doute à la dépense de combustible qu'exigerait le maintien d'une température assez élevée dans l'eau de la cuve. Mais cet inconvénmit ne subsiste plus dans les régions où l'on peut recourir à l'emploi de la chaleur solaire. Car très-certainement il y suffira d'un réflecteur de médiocre étendue pour porter et maintemr le volume d'eau convenable même à la température de 100°. £n remarquant de plus, combien il est facile de préserver une grande masse d'eau du refroidissement à f aide de la cloison vitrée qui permet d'y concentrer les rayons solaires, ou d'un écran semblable à celui que proposait Ducarla , on conçoit la possibilité de se ménager durant le jour une provision d'eau chaude pour la nuit, et de faire ainsi fonctionner la machine d'une manière continue. Peut-être serait-il encore avantageux de substituer à la cuve un espace annulaire renfermant l'eau chaude et d'y installer une turbine au heu de la roue à augets. Mais c'est aux hommes spéciaux qu'il appartient de résoudre de pareilles questions.

Examinons maintenant s'il n'est pas possible d'obtenir AU soleil assez de chaleur pour alimenter des moteurs plus étiergiques et plus généralement employés que ceux qui précèdent.

A en juger par les sourires d'incréduhté qu'elle excitait

en 1861^ môme chez des personnes compétentes, ce deYait être une tentative en apparence bien présomptueuse que celle de substituer au combustible les rayons du soleil pour chauffer une machine à vapeur. On a vu cependant que ridée en était venue à Oliver Evans, et que Fingé- . nieur de la Oiche avait immédiatement conçu le projet d*une machine à vapeur solaire, au récit des effets que se flattait d'obtenir Ducarla. Il est vrai que les prétentions de Ducarla sous ce rapport étaient exagérées et que de la Cliché ne semble pas avoir donné suite à son projet. MaiS| les belles recherches de Pouillet et de sir John Herschel ne pouvaient manquer d appeler de nouveau l'attention sur ^ une question de cette importance.

Interrogeons d*abord le calcul sur ce point, en nous appuyant, bien entendu, sur des données expérimentales.

On sait qu une surface d'un mètre carré, normalement . exposée aux rayons du soleil, reçoit par minute, à Paris, jusqu'à^ treize calories dans les circonstances les plus &yorables. 11 est donc probable que dans celles des r^ons équatoriales où Tair est le plus sec, ce flux de chaleur s'élève au moins à quinze calories. Or, quinze calories par minute donnent :

15x60=900 calories par heure.

Gela posé, quelle est la quantité de chaleur nécessaire pour &ire marcher pendant une heure une machine de la fonce d un cheval? Cette quantité dépend, comme on le 'sait, de la tension de la vapeur, de la manière dont se fait la condensation, de la détente, etc. Ainsi, une machine i basse pression consomme de cinq à six kilog. de houille

par force de cheval et par heure. Une machine à moyenne pression, à détente et à condensation n*en exige que deux ou trois kilog. EniSn une machine à haute pression en consomme de quatre à cinq kilog. Priions. pour terme de comparaison les machines à moyenne pression de Cornouailles qui ne brûlent que deux kilog. de houille par force de cheval et par heure. Comme la combustion d*un kilogramme de houille développe 7^500 calories, et que les meilleurs foyers ne permettent guère d'utiliser que la moitié de cette quantité de chaleur, il en résulte que les machines de Cornouailles dépensent 7,500 calories par heure et par force de cheval. Divisant ce nombre par les 900 calories qui répondent à une sur&ce d'insolation d*un mètre carré, on trouve pour quotient 8. Ainsi, un réflecteur ayant la forme d*un carré de trois mètres de côté peut dans certaines contrées recueillir plus que la quantité de chaleur nécessaire pour alimenter une machine d*un cheval. Le calcul fondé sur les données de l'expérience établissait donc la possibilité de faire maixher au soleil une machine à vapeur. U restait à essayer d'atteindre ce but par des moyens essentiellement pratiques : ce fut là, tout d'sdiord, l'objet principal de mes recherches.

Toutefois j'ai dû commencer par constater l'action de la chaleur solaire sur l'air confiné parce que les essais de ce genre n'offraient pas de difficultés sérieuses, et qu'ils étaient très -propres^ à faire voir avec quelle promptitude les rayons du soleil peuvent se convertir en force vive. Après avoir mené ces premières expériences à bonne fin, grâce au concours d'un habile et intelligent ouvrier, M. Yillate, d'Alençon, je n'ai plus ^uère songé qu'à étendre les applications mécaniques de la chaleur solaire

k la machine à vapeur elle-même. II fallait, dans oe deasein, commencer par obtenir assez rapidement au soleil rébuUition de Teau ; puis créer un générateur solaire capable d alimenter une petite machine à basse ou à moyenne pression ; enfin produire a,vec une surlace d'insolation restreinte le volume de vapeur nécessaire en pareil cas, sans quoi la solution du problème n'eut pas été pratique. Ces nouvelles tentatives ne furent pas moins heureuses que les précédentes : elles eurent pour résultat la réalisation complète du progrès que j avais en vue. Peut-être ne verra- 1 -on pas sans intérêt les essais qui m'y ont conduit. Parmi les générateurs solaires dont j'ai déjà donné la description, ce fut celui dont la fig. 18 représente la coupe qui me fit le mieux pressentir le succès de mon entreprise. Il suffisait, en effet, de voir combien l'ébuUition du liquide y devenait tumultueuse, et avec quelle force la vapeur lançait à un instant donné le bouchon de liège que l'on enfonçait dans le col de la chaudière, pour conclure à la possibilité de faire travailler cette vapeur. M. Hempel, l'habile constructeur d'instruments de physique, chez qui j'ai toujours trouvé l'extrême obligeance et les conseils dont on a si souvent besoin dans de semblables recherches, ayant bien voulu &ire exécuter tout exprès pour mon appareil une petite machine du genre de celles qu'on cliaufTe avec une lampe à alcool, je l'ai fixée au col de la chaudière, et, au mois de juin 1866, je l'ai vue fonctionner à merveille au bout d'une heure d'insolation. Je dois ajouter que, dans cette circonstance, le succès a dépassé mon attente, puisque le même récepteur solaire a suffi pour entretenir le mouvement d'une seconde machine beaucoup plus grande que la première.

Loin de m'en tenir à ces résultats déjà satisfaisants, j'ai cherché d*une part à simplifier la construction du gâiérarateur, et d'autre part à favoriser, autant que possiMe, la vaporisation dujiquide. A cet efTel;, j*ai Ëiit souder sous la

Fig. 33.

plate-forme circulaire qui supportait ma seconde machine à vapeur une chaudière en cuivre dont la figure ci-jointe représente la coupe. Cette chaudière était une espèce de manchon formé de deux cylindres concentriques de hauteurs inégales, reliés Tua à Tautre par leur base inférieure. Le plus fi^rand cylindre, afin d offrir une surface de chauffe suffisante, avait 25 centimètres de hauteur et un décimètre de diamètre. Il était, d'ailleurs, ncnrci en dehors. On y introduisait l'eau par une ouverture pratiquée dans la plate-forme de la machine ; puis on fermait cette ouverture à laide d'un bouchon à vis portant la soupape de sûreté. Le plus petit cylindre n'étant destiné qu'à diminuer la capacité du plus grand et restant vide comme le fond d'une bouteille ordinaire, le. liquide à vaporiser n'avait qu'une assez faible épaisseuTi et pouvait

par suite s'échauffer rapidement. II occupait à peu prèâ la moitié de l'espace compris entre les deux cylindnesV Le reste de cet espace était destiné à servir de chambre à la vapeur, qui de là devait se rendre, à travers une seconde ouverture de la plaLe-fori;)(,ie, d abord dans le tiroir de la machine, puis dans le corps dç pompe, pour s échapper ensuite dans raLinoËsplière.

Ainsi préparée j la chaiidière était introduite dans un bocal en verre sur les borda duquel s'appuy nient ceux de la plate-forme ; et [appareil étatit placé au foyer du réflecteur, la machine n'exi<;eaitcju*uae demi-heure d'insolation pour fonctionner aussi bien tjuavec une lampe à alcool.

Enfin, comme j étais loin d*iitili&;er de la sorte toute la chaleur recueillie par ie réflecteur, parce que la ligne focale de ce dernier surpassait la hauteur de la chaudière, j'ai cru devoir adopter pour le générateur la disposition suivante qui m'a donné les résultats les plus satisfaisants.

La chaudière en cuivre, fig. 34, était formée de deux enveloppes concentriques en forme de dé à coudre, soudées lune à lautre par leur base* La plus grande enveloppe, haute de quarante centimètres était noircie en dehors : la plus petite était vide. L'eau se logeait sous une assez faible épaisseur entre les deux enveloppes. On l'introduisait par un bouchon à vis A ; la chaudière en contenait deux litres ; la vapeur devait se rendre par le tube abducteur B et le robinet C dans la machine annexée à la chaudière.

Cette chaudière installée sur un disque en bois, recouverte d'une cloche de verre mince et placée au foyer du réflecteur a fait bouillir en une heure deux litres d'eau pris à la température initiale de 10^. En d'autres termes, j'ai pu recueillir de la sorte trois calories par minute. Dans les

mêmes drcoDstances, un réflecteur d*un mètre carré d'ouverture eût donc utilisé six calories. Si Ton observe qu^un

Fig.34.

kilogramme d*eau à 100^ exige 537 calories pour se transformer en vapeur^ on trouve que la chaudière en question'munied*un pareil réflecteur eût vaporisé ce poids de liquide en 537 : 6 =90 minutes, c'est-à-dire qu'elle eût fourni 19 litres de vapeur à la minute. Il est bon d'ajouter que le miroir en plaqué d'argent, loin d'être bruni avec soin, était assez terne, parce que je l'avais à dessein laissé depuis longtemps à l'air libre.

Après avoir essayé l'effet de ce nouveau générateur sur ma seconde machine, j'ai pensé que la tension de la vapeur ainsi obtenue suffirait pour entretenir le mouvement d'une machine du grand modèle de M. Hempel. Il s agissait cette fois de vaincre les frottements d'un mécanisme assez com-

pliqué el même de produire un effet utile, puisque la maciiine munie de sa pompe alimentaire, de son régulateur à boules, etc., devait en outre mouvoir une vis d*Archimède destinée à élever Teau.

La vapeur fournie par la chaudière dans le cas d'un réflecteur d'un demi-mètre carré d ouverture n'a suffi que tout juste pour faire marcher l'appareil. Encore &llait-il attendre assez longtemps pour laisser monter cette vapeur en pression. Mais avec un miroir cylindro-parabolique, qui lançait à la chaudière environ six calories par mi* nute, l'appareil fonctionnait à merveille. Ajoutons que poui montrer l'influence du verre en pareil cas, même par un temps calme, il suffisait d'enlever la cloche au milieu de l'expérience ; car, le mouvement se ralentissait aussitôt et finissait par s'arrêter, tandis que pour le voir renaître un instant après on n'avait qu'à remettre cette cloche en place. Il est bon de dire aussi qu'un petit manomètre adopté à la chaudière montrait la possibilité d atteindre assez vite à la pression de deux atmosphères, et que les parois de cette chaudière n'étaient pas assez résistantes pour permettre de chauffer davantage la vapeur.

C'est ainsi que le problème de la machine solaire à vapeur d'eau s'est trouvé complètement résolu à Paris dans les premiers jours d'août 1 867 . On doit juger par là des résultats qu'il est possible d'obtenir dans les régions intertropicales où le soleil est ardent et le ciel pur durant des mois entiers. Il est vrai que les essais dont je viens de parler n'ont pas encore reçu la sanction de l'expérience en grand. Mais, dans une question de ce genre, le plus difficile était de réussir avec de petits appareils, parce que les frottements ont alors une telle importance qu'il faut employer, pour

les vaincre, une force relativement considérable, et qu'une surface d*insolation restreinte pouvait ne pas offrir les mêmes avantages que Tesprit de vin ou le charbon.

Depuis les expériences que je viens de mentionner, j'ai fait construire une forte chaudière à peu près de même forme que celle de la figure 34, mais pouvant contenir 6 litres d'eau.

Les résultats fournis par cette chaudière sont venus confirmer de tout point mes prévisions. C'est-à-dire qu'il m'a été facile, avec un réflecteur d'un mètre carré d'ouverture, d'obtenir rapidement de la vapeur à 4 et 5 atmosphères, la résistance des parois de la chaudière ne permettant pas de dépasser cette limite.

Si les générateurs solaires dont je viens de donner une idée ne peuvent fonctionner d'une manière continue comme ceux qu'on chauffe avec le combustible, ils ont sur ces derniers plusieurs avantages. D'abord toute leur surface extérieure est une surface de chauffe, avec cette différence cependant que la paroi soumise à l'insolation directe est à une température moindre que celle qui regarde le réflecteur. En second lieu, ces appareils s'échauffent avec une grande régularité et la vitesse d'échauffement y est réglée par l'étendue de la surface d'insolation. Or, c'est là, comme il est facile de s'en convaincre, un précieux avantage. On sait, en effet, que les foyers ordinaires, à cause de leurs brusques variations de température, ne permettent ni de dépasser pour la vapeur d'eau les pressions de 8 à 9 atmosphères, ni de vaporiser les liquides les plus volatils, tels que l'alcool, l'éther, le chloroforme, etc... Il peut cependant être utile de faire travailler la vapeur d'eau à 10 ou 12 atmosphères, surtout si l'on parvient à réaliser

<i*vn^ manière satisfaisante la machine à vapeur surchauffée. Déplus, les liquides très- volatils ont une capacité calorifique et une chaleur latente de vaporisation beaucoup moindres que celles de Teau : ils sont conséquemment susceptibles d^acquérir des tensions considérables à des températures relativement assez basses. Mais les dangers d Mplosion qu'ils présentent lorsqu on les chauffe avec la houille ou tout autre combustible ont dû faire renoncer à leur emploi. Si donc, comme tout porte à le croire, les récepteurs solaires n offrent pas les mêmes inconvénients, rien n^empèchera dorénavant de tirer parti d*une aussi précieuse ressource. U parait même que les rayons du soleil sont incapables d*enflammer les liquides de cette espèce. G*est du moins ce qu'on a pu constater pour Talcool, en le plaçant au foyer des plus fortes lentilles. De là, par conséquent, de nouvelles garanties de sécurité dans ces sortes d'applications.